В 1. Формообразование заготовок методом литья.

Литейные свойства сплавов: жидкотекучесть, усадка, ликвация, склонность к поглощению газов. Образование напряжений в отливках. Влияние теплового, химического и механического взаимодействия металла и литейной формы на возникновение дефектов в отливках: усадочных раковин, пор, трещин, недоливов, искажение геометрических размеров литейной формы и отливок. Методы устранения дефектов литейных форм и отливок.

Технологические основы литейного производства.Литейная форма. Классификация способов литья по материалу литейных форм, кратности их применения, способам заполнения. Литейная технологическая оснастка. Материалы, применяемые для изготовления моделей и модельно-опочной оснастки. Литниково-питающая система и ее разновидности. Формовка, способы ее осуществления (ручная и машинная формовка, изготовление форм на автоматических формовочных линиях и др.). Свойства, составы, методы приготовления формовочных и стержневых смесей. Песчано-глинистые и специальные формовочные смеси. Припылы и краски. Противопригарные покрытия.

Способы литья. Литье в песчаные формы. Специальные способы литья: литье в кокиль, под давлением, под низким давлением, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, центробежное, непрерывное и полунепрерывное литье, литье выжиманием, вакуумным всасыванием, намораживанием, электрошлаковое литье. Штамповка жидких сплавов. Направленная кристаллизация при изготовлении отливок. Получение монокристаллических отливок. Принципиальные схемы, технологические особенности и возможности способов литья. Термообработка и основные виды термической обработки отливок. Технология термической обработки.

В 2. Формообразование заготовок методом пластической деформации.

Обработкой металлов давлением называют технологические процессы получения изделий за счет необратимого изменения формы и размеров деформируемого тела в результате воздействия на него внешних сил. 7 Формообразование изделия осуществляется без нарушения его целостности, за счет перераспределения объема заготовки. Формообразование давлением основано на использовании одного из основных свойств металла – пластичности. Обработка металлов давлением является одним из методов получения заготовок в машиностроении под последующую обработку резанием или обработку одним из способов физико-химической обработки, но в ряде случаев этим методом изготавливают и детали. Обработке давлением подвергается около 90% всей выплавляемой стали и около 50% цветных металлов. Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяются на три вида: а) для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине: прутков, проволоки, лент, листов и т.п.; основные разновидности таких процессов – прокатка, волочение, прессование; б) для получения штучных заготовок, имеющих приближенные к готовым деталям форму и размеры; основные разновидности таких процессов – ковка и штамповка; в) для выполнения операций поверхностного пластического деформирования деталей машин с целью получения резьбового или зубчатого профиля, калибрования или упрочнения поверхности. В результате пластических деформаций изменяется не только форма и размеры, но и структура и свойства исходного металла. Причем изменение структуры и свойств происходит в благоприятную сторону: повышаются механические характеристики (повышается прочность и твердость, увеличиваются пределы текучести и упругости), уменьшаются показатели пластичности (относительное удлинение и сужение, ударная вязкость). Изменение механических характеристик объясняется искажением пространственных кристаллических решеток металла, искажением плоскостей скольжения при сдвиговых деформациях и концентрацией обломков зерен на плоскостях скольжения. Деформация приводит и к тому, что зерна получают вытянутую форму в направлении течения металла. Определенная ориентировка вытянутых при пластической деформации зерен называется полосчатостью микроструктуры. Одновременно с изменением формы зерен происходит поворот кристаллографических осей отдельных зерен металла. И по мере протекания пластических деформаций разница в направлениях кристаллографических осей зерен уменьшается. Возникает текстура, т.е. преимущественная ориентировка кристаллических осей зерен поликристалла. Реальный металл имеет неметаллические включения, обычно располагающиеся по границам кристаллитов, при обработке давлением эти неметаллические включения вытягиваются в виде волокон по направлению наиболее интенсивного течения металла. Эти волокна выявляются травлением и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры. Металл с явно выраженной волокнистой макроструктурой характеризуется анизотропией 8 механических свойств. При этом характеристики прочности (предел текучести, временное сопротивление и др.) в разных направлениях отличаются незначительно, а характеристики пластичности (относительное удлинение, ударная вязкость и др.) вдоль волокон выше, чем поперек их. То есть волокнистая макроструктура реального металла – качественный показатель пластической деформации. Так как направление волокон зависит от характера деформирования заготовки, то в готовой детали желательно получить такое расположение волокон, при котором она бы имела наилучшие эксплуатационные показатели. При этом общие рекомендации следующие: необходимо, чтобы наибольшие растягивающие напряжения, возникающие в деталях в процессе работы, были направлены вдоль волокон, а если какой-либо элемент этой детали работает на срез, то желательно, чтобы перерезывающие силы действовали поперек волокон. При этом необходимо, чтобы волокна подходили к наружным поверхностям детали по касательной и не перерезались наружными поверхностями детали. Выполнение этих требований не только повышает надежность детали (в том числе и при динамическом нагружении), но и улучшает, например, сопротивление истиранию. На эти процессы сильно влияет температура нагрева и скорость протекания пластических деформаций. Нагрев всегда способствует повышению пластичности, а чем меньше скорость деформирования, тем выше пластические свойства металла при прочих равных условиях. В зависимости от температурно-скоростных условий деформирования различают холодную и горячую деформацию. Холодная деформация характеризуется тем, что формоизменение сопровождается возрастанием прочности и снижением пластичности металла, то есть повышаются эксплуатационные показатели изделия, такие как износостойкость, долговременная и усталостная прочность. Упрочнение не является необратимым: оно может быть устранено термической обработкой (отжигом). При нагреве в металле твердого тела происходит внутренняя перестройка структуры, при которой за счет дополнительной тепловой энергии, увеличивающей подвижность атомов, без фазовых превращений из множества центров начинают расти новые зерна, заменяющие собой вытянутые, деформированные зерна. То есть происходит процесс, обратный упрочнению. Явление замены деформированных, вытянутых зерен металла новыми равноосными, происходящее во времени и при определенных температурах (для технически чистых металлов при температуре, равной 0,4 от температуры плавления), называется рекристаллизацией. Это значит, что при обработке металлов давлением в твердом теле происходят два процесса: упрочнение и рекристаллизация. Рекристаллизация – это явление зарождения и роста новых зерен, имеющих примерно одинаковые размеры по всем направлениям, взамен 9 деформированных, вытянутых, происходящее при определенных температурах. При холодной деформации металла может осуществляться нагрев для повышения пластичности и уменьшения усилий деформирования, но всегда нагрев – ниже температуры рекристаллизации (обычно нагрев до температуры около 0,25 от температуры плавления технически чистого металла). Для стальных сплавов в производственных условиях получения заготовок эта температура составляет обычно от 600 до 800°С. В последние годы для изготовления деталей машин стали широко применять процессы деформирования с небольшим нагревом для повышения пластичности металла либо вообще деформирование осуществляют при комнатной температуре. В этом случае либо происходит перераспределение небольших объемов металла при получении резьбовых или зубчатых поверхностей, либо осуществляют поверхностное деформирование (обкатывание, выглаживание, калибрование, дорнование и др.). Поскольку данные процессы происходят без стружкообразования, то в некоторых случаях им отдается предпочтение над обработкой резанием. Кроме того процесс сопровождается упрочнением поверхностного слоя. Это способствует повышению износостойкости, усталостной прочности и коррозионной стойкости, а также удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки. В зоне обработки не возникает высокая температура, поэтому в поверхностных слоях не происходят фазовые превращения. Такую обработку можно проводить на обычных металлорежущих станках, используя специальные инструменты или применяя специальные станки и специальные инструменты. Для некоторых изделий машиностроения, таких как винты, болты, шпильки, шурупы, накатывание резьбы (формирование резьбы пластическим деформированием при комнатной температуре) является основным способом получения. Горячая деформация характеризуется таким соотношением скоростей деформирования и рекристаллизации, при котором рекристаллизация успевает произойти во всем объеме заготовки и микроструктура остается равноосной. В этом случае эксплуатационные показатели изделия также повышаются, но в меньшей степени, чем при холодной деформации. При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной деформации, поэтому ее целесообразно применять при глубоком деформировании, при обработке труднодеформируемых, малопластичных 10 материалов, а также при изготовлении крупных изделий. В то же время при горячей деформации окисление поверхности заготовки идет более интенсивно, следовательно, дефектный слой на поверхности заготовки больше, больше должны быть и припуски под обработку резанием. Процессы пластического деформирования в условиях горячей деформации для стальных сплавов в производственных условиях получения заготовок осуществляют при нагреве примерно до температуры от 1100 до 1200°С.

В 3. Инструментальные материалы.

Все инструментальные материалы подразделяются на следующие группы, ранжированные по степени повышения их режущих свойств:

1. Углеродистые и низколегированные инструментальные стали

Основным химическим элементом, определяющим физико-механические свойства углеродистых и низколегированных инструментальных сталей, является углерод. Из группы углеродистых инструментальных сталей в инструментальном производстве наиболее широкое применение имеют стали марок У10А и У12А, содержащие 1,0…1,2 % углерода. Входящие в маркировку буквы обозначают: У – углеродистая инструментальная сталь, А – высшее качество выплавки (высококачественная).

Низколегированные стали, к которым относятся стали марок В2, Ф, 9ХС и ХВГ, по содержанию углерода соответствуют углеродистым инструментальным сталям, но дополнительно легированы небольшим количеством вольфрама, ванадия и других элементов. Незначительное количество в сталях обеих подгрупп хрома, марганца и кремния мало сказывается на эксплуатационных свойствах этих сталей. Эти компоненты входят в их состав для улучшения технологических свойств (литейных, закалочных и т.п.).

В связи с низкой температуростойкостью практическое использование углеродистых и низколегированных инструментальных сталей для изготовления из них режущих инструментов весьма ограничено. Из углеродистых инструментальных сталей изготавливают напильники, надфили и ножовочные полотна. Из углеродистых и низколегированных сталей изготавливают такие режущие инструменты, которые работают только с малыми скоростями резания – мелкоразмерные сверла, зенкеры, развертки, метчики и круглые плашки. В инструментальных легированных сталях первая цифра, характеризует массовое содержание углерода в десятых долях процента (если цифра отсутствует, то содержание углерода в ней до одного процента). Буквы в обозначении указывают на содержание соответствующих легирующих элементов: Г - марганец, Х - хром, С - кремний, В - вольфрам, Ф - ванадий, а цифры обозначают содержание элемента в процентах. Инструментальные легированные стали глубокой прокаливаемости марок 9ХС, ХВСГ, Х, 11Х, ХВГ отличаются малыми деформациями при термической обработке.

2. Быстрорежущие стали

Сейчас быстрорежущие стали представляют собой группу инструментальных сталей с повышенным содержанием вольфрама, молибдена и хрома. Кроме того, в ряде марок сталей, отличающихся повышенной теплостойкостью, дополнительно вводится определенное количество ванадия и кобальта.

Химический состав и прочностные характеристики основных марок этих сталей приведены в таблицах. Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементам: Р - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, А - азот, К - кобальт, Т - титан, Ц - цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее массовое содержание элемента в процентах (содержание хрома около 4 процентов в обозначении марок не указывается).

Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента (например, сталь 11Р3АМ3Ф2 содержит около 1,1 % С; 3 % W; 3 % Мо и 2 % V). Режущие свойства быстрорежущих сталей определяются объемом основных карбидообразующих элементов: вольфрама, молибдена, ванадия и легирующих элементов- кобальта, азота. Ванадий в связи с малым массовым содержанием (до 3%) обычно не учитывается, и режущие свойства сталей определяются, как правило, вольфрамовым эквивалентом, равным (W+2Mo)%. В прейскурантах на быстрорежущие стали выделяют три группы сталей: стали 1-й группы с вольфрамовым эквивалентом до 16 % без кобальта, стали 2-й группы - до 18 % и содержанием кобальта около 5 %,  2ста 0ли 3-й группы - до 20 % и содержанием кобальта 5-10 %. Соответственно, различаются и режущие свойства этих групп сталей. Кроме стандартных, применяются и специальные быстрорежущие стали, содержащие, например, карбонитриды титана. Однако высокая твердость заготовок этих сталей, сложность механической обработки не способствующих широкому распространению. При обработке труднообрабатываемых материалов находят применение порошковые быстрорежущие стали Р6М5-П и Р6М5К5-П. Высокие режущие свойства этих сталей определяются особой мелкозернистой структурой, способствующей повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущей кромки, улучшенной обрабатываемости резанием и в особенности шлифованием. В настоящие время проходят промышленные испытания безвольфрамовые быстрорежущие стали с повышенным содержанием различных легирующих элементов, в том числе алюминия, малибдена, никеля и других

Один из существенных недостатков быстрорежущих сталей связан с карбидной неоднородностью, т.е. с неравномерным распределением карбидов по сечению заготовки, что приводит, в свою очередь, к неравномерной твердости режущего лезвия инструмента и его износа. Этот недостаток отсутствует у порошковых и мартенситно-стареющих (с содержанием углерода менее 0,03%) быстрорежущих сталей.

3. Твердые сплавы (металлокерамика) без покрытия и с покрытием

Твердые сплавы содержат смесь зерен карбидов, нитридов, карбонитридов тугоплавких металлов в связующих материалах. Стандартные марки твердых сплавов выполнены на основе карбидов вольфрама, титана,тантала. В качестве связки используется кобальт. В зависимости от состава карбидной фазы и связки обозначение твердых сплавов включает буквы, характеризующие карбидообразующие элементы (В - вольфрам, Т - титан, вторая буква Т - тантал) и связку (буква К- кобальт).  например, сплав Т5К10 содержит 5% TiC,10% Co и 85% WC).

В трехкарбидных сплавах цифра после букв ТТ означает массовую долю карбидов титана и тантала. Цифра за буквой К - массовая доля связки, остальное- массовая доля карбида вольфрама (например, сплав ТТ8К6 содержит 6% кобальта, 8% карбидов титана и тантала и 86% карбида вольфрама).

В металлообработке стандартом ISO выделены три группы применяемости твердосплавного режущего инструмента: группа Р - для обработки материалов, дающих сливную стружку; группа К - стружку надлома и группа М - для обработки различных материалов (универсальные твердые сплавы). Каждая область разделяется на группы и подгруппы. Безвольфрамовые твердые сплавы широко применяются как материалы, не содержащие дефицитных элементов. Безвольфрамовые сплавы поставляются в виде готовых пластин различной формы и размеров, степеней точности U и М, а также заготовок пластин. Области применения этих сплавов аналогичны областям использования двухкарбидных твердых сплавов при безударных нагрузках.

Марки	Применяется для
ВК3	Чистового точения с малым сечением среза, окончательного нарезания резьбы, развертывания отверстий и других аналогичных видов обработки серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов (резины, фибры, пластмассы, стекла, стеклопластиков и т.д.). Резки листового стекла
ВК3-М	Чистовой обработки (точения, растачивания, нарезания резьбы, развертывания) твердых, легированных и отбеленных чугунов, цементированных и закаленных сталей, а также высокоабразивных неметаллических материалов.
ВК4	Чернового точения при неравномерном сечении среза чернового и чистового фрезерования, рассверливания и растачивания нормальных и глубоких отверстий, чернового зенкерования при обработке чугуна, цветных металлов и сплавов, титана и его сплавов.
ВК6-ОМ	Чистовой и получистовой обработки твердых, легированных и отбеленных чугунов, закаленных сталей и некоторых марок нержавеющих высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, особенно сплавов на основе титана, вольфрама и молибдена (точения, растачивания, развертывания, нарезания резьбы, шабровки).
ВК6-М	Получистовой обработки жаропрочных сталей и сплавов, нержавеющих сталей аустенитного класса, специальных твердых чугунов, закаленного чугуна, твердой бронзы, сплавов легких металлов, абразивных неметаллических материалов, пластмасс, бумаги, стекла. Обработки закаленных сталей, а также сырых углеродистых и легированных сталей при тонких сечениях среза на весьма малых скоростях резания.
ТТ8К6	Чистового и получистового точения, растачивания, фрезерования и сверления серого и ковкого чугуна, а также отбеленного чугуна. Непрерывного точения с небольшими сечениями среза стального литья, высокопрочных, нержавеющих сталей, в том числе и закаленных. Обработки сплавов цветных металлов и некоторых марок титановых сплавов при резании с малыми и средними сечениями среза.
ВК6	Чернового и получернового точения, предварительного нарезания резьбы токарными резцами, получистового фрезерования сплошных поверхностей, рассверливания и растачивания отверстий, зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.
ВК8	Чернового течения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, строгании, чернового фрезерования, сверления, чернового рассверливания, чернового зенкерования серого чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов. Обработки нержавеющих, высокопрочных и жаропрочных труднообрабатываемых сталей и сплавов, в том числе сплавов титана.
ВК10-ОМ	Черновой и получерновой обработки твердых, легированных и отбеленных чугунов, некоторых марок нержавеющих, высокопрочных и жаропрочных сталей и сплавов, особенно сплавов на основе титана, вольфрама и молибдена. Изготовления некоторых видов монолитного инструмента.
ВК10-М	Сверления, зенкерования, развертывания, фрезерования и зубофрезерования стали, чугуна, некоторых труднообрабатываемых материалов и неметаллов цельнотвердосплавным, мелкоразмерным инструментом. Режущего инструмента для обработки дерева. Чистового точения с малым сечением среза (типа алмазной обработки); нарезания резьбы и развертывания отверстий незакаленных и закаленных углеродистых сталей.
Т15К6	Получернового точения при непрерывном резании, чистового точения при прерывистом резании, нарезания резьбы токарными резцами и вращающимися головками, получистового и чистового фрезерования сплошных поверхностей, рассверливания и растачивания предварительно обработанных отверстий, чистового зенкерования, развертывания и других аналогичных видов обработки углеродистых и легированных сталей.
Т14К8	Чернового точения при неравномерном сечении среза и непрерывном резании, получистового и чистового точения при прерывистом резании; чернового фрезерования сплошных поверхностей; рассверливания литых и кованых отверстий, чернового зенкерования и других подобных видов обработки углеродистых и легированных сталей.
Т5К10	Чернового точения при неравномерном сечении среза и прерывистом резании, фасонного точения, отрезки токарными резцами; чистового строгания; чернового фрезерования прерывистые поверхностей и других видов обработки углеродистых и легированных сталей, преимущественно в виде поковок, штамповок и отливок по корке и окалине.
Т5К12	Тяжелого чернового точения стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включении, при неравномерном сечении среза и наличии ударов. Всех видов строгания углеродистых и легированных сталей.
ТТ7К12	Тяжелого чернового точения стальных поковок, штамповок и отливок по корке с раковинами при наличии песка, шлака и различных неметаллических включений при равномерном сечении среза и наличии ударов. Всех видов строгания углеродистых и легированных сталей. Тяжелого чернового фрезерования и углеродистых и легированных сталей.
ТТ10К8	Черновой и получистовой обработки некоторых марок труднообрабатываемых материалов, нержавеющих сталей аустенитного класса, маломагнитных сталей и жаропрочных сталей и сплавов, в том числе титановых.
ТТ20К9	Фрезерования стали, особенно фрезерования глубоких пазов и других видов обработки, предъявляющих повышенные требования к сопротивлению сплава тепловыми механическим циклическим нагрузкам.

4. Минералокерамика и керметы;

Минералокерамические инструментальные материалы обладают высокой твердостью, тепло- и износостойкостью. Их основой являются глинозем (оксид кремния)- оксидная керамика или смесь оксида кремния с карбидами, нитридами и другими соединениями (керметы).  Основной особенностью режущей керамики является отсутствие связки, что в значительной степени снижает ее разупрочнение при нагреве и предопределяет возможность применения скоростей резания существенно превышающих скорости резания инструментом из твердого сплава (до 2,5 раз). В то же время, отсутствие связующей фазы определяет низкую трещиностойкость, прочность и сопротивляемость циклическим тепловым нагрузкам, поэтому основная область использования режущей керамики - чистовая обработка в условиях жесткой технологической системы. Применение керамического инструмента при обработке с повышенными значениями сечения среза, при прерывистом резании, и с применнеием СОЖ существенно снижает эффективность его применения вследствие высокой вероятности внезапного отказа из-за хрупкого разрушения режущей части инструмента. Низкая трещиностойкость  керамики  является  причиной  формирования  фронта  трещин,  которые  из-за  отсутствия  пластичной  связующей фазы не встречают барьеров, способных затормозить  или остановить их развитие. Микро- и макровыкрашивание режущих кромок керамического инструмента является превалирующим, причём не зависит от скорости резания, так как тем­пературный фактор не оказывает заметного влияния на трансформацию механизма изнашивания. Частично проблемы низкой надежности керамического инструмента снимаются применением режущих керамик, армированных нитевидными кристаллами карбида кремния, нитридных керамик, керамик с покрытиями и керамик, спеченных на твердосплавной подложке.

5. Синтетические композиции из нитрида бора;

6. Синтетические и природные алмазы.

инструментальный материал	Теплостойкость, °С	Предел прочности при изгибе σВ, МПа
Углеродистые стали	200…250	1900…2000
Низколегированные инструментальные стали	250…300	2000…2500
Быстрорежущие стали	600…650	2050…3400
Твердые сплавы	800…900	900…2000
Минералокерамика	1100…1200	325…700
Алмазы	700…800	210…400
Композиты КНБ	1300…1500	400…1500

 В 4. Геометрия токарного резца.

  И так, разобравшись, из чего состоит резец, переходим непосредственно к геометрии резца.

По передней поверхности лезвия Аγ сходит стружка.  Главная задняя поверхность лезвия Аα обращена к обрабатываемой поверхности заготовки.  Главная и вспомогательная режущие кромки образованы пересечением передней поверхности с задней.  Основная плоскость Рυ это координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно  направлению скорости главного движения резания в этой точке.  Плоскость резания Рn координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости.  Главная секущая плоскость Рτ координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания.  Передний угол резания γ это угол в секущей плоскости между передней поверхностью лезвия и основной плоскостью. Главным передним углом γ будет угол в главной секущей плоскости. От величины переднего угла зависит сход стружки.  Задний угол α это угол в секущей плоскости между задней поверхностью лезвия и плоскостью резания, а в главной секущей плоскости этот угол называется главным задним углом. Увеличение заднего угла приводит к уменьшению угла заострения β, и следовательно к ослаблению режущей кромки, выкрашиванию и преждевременному выходу инструмента из строя.

В 5. Конструктивные элементы резца, классификация резцов.

Головки - (пластинка твердосплавная или быстрорежущая рабочая (режущая) часть резца).  Тело или стержень - (часто применяют обычную сталь), предназначено для крепления резца.  Опорная поверхность – служит для крепления резца в резце держателе и горизонтального положения.  Передняя поверхность – служит для схода стружки. Передняя поверхность может быть отрицательной (вершинка резца смотрит вверх) и положительной (вершинка резца смотрит вниз, то есть вершинка ниже главной режущей кромки резца) в зависимости от вида обработки.  Главная режущая кромка – служит для резания материала.  Вспомогательная режущая кромка – с пересечением главной режущей кромкой образуют вершину резца.  Вершина лезвия – это точка соприкосновения обрабатываемого материала и режущего инструмента.  Главная задняя поверхность – служит для поддержки пластины (головки резца). От угла главной задней поверхности зависит износостойкость резца.  Вспомогательная задняя поверхность – предназначена для свободного передвижения режущего инструмента по обрабатываемой поверхности. 

Различают токарные резцы:

• проходные – для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей;

• расточные – проходные и упорные – для растачивания глухих и сквозных отверстий;

• отрезные – для отрезания заготовок;

• резьбовые – для нарезания наружных и внутренних резьб;

• фасонные – для обработки фасонных поверхностей;

• прорезные – для протачивания кольцевых канавок;

• галтельные – для обтачивания переходных поверхностей между ступенями валов по радиусу.

Виды токарных резцов

Рис. 2: а — проходные: 1 — прямой, 2 — отогнутый, 3 — упорный; б — подрезной; в — канавочные: 1 — для наружных канавок, 2 — для внутренних; г — отрезной; д — расточные: 1 — для сквозных отверстий, 2 — для глухих; е — резьбовые: 1 — для наружных резьб, 2 — для внутренних; ж — фасонный

Классификация токарных резцов

Классификация токарных резцов по характеру обработки:

• черновые;

• получистовые;

• чистовые.

Классификация токарных резцов по направлению движения подачи:

• правые;

• левые.

Классификация токарных резцов по конструкции:

• цельные;

• с приваренной или припаянной пластиной;

• со сменными пластинами.

Установка для закрепления заготовки зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, характеристики заготовки (L/D), точности обработки и других факторов.

В 6. Обработка точением.

Точение является основным способом обработки поверхностей тел вращения. Процесс резания осуществляется на токарных станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение) и перемещении резца (движение подачи).

Движение подачи осуществляется:

• параллельно оси вращения заготовки (продольная);

• перпендикулярно оси вращения заготовки (поперечная);

• под углом к оси вращения заготовки (наклонная).

Схемы операций точения

а — обтачивание — обработка наружных поверхностей; б — растачивание — обработка внутренних поверхностей; в — подрезание — обработка торцевых поверхностей; г — резка — разрезание заготовки на части; д — резьбонарезание – нарезание резьбы

Виды точения

По технологическим возможностям точение условно подразделяют на:

• черновое точение — удаление дефектных слоев заготовки, разрезка, отрезка и подрезка торцов заготовки. Срезается поверхностная «корка» и основная (»70%) часть припуска на обработку, позволяет получать шероховатость 50…12,5 Ra.

• получистовое точение — снятие 20…25% припуска и позволяет получать шероховатость 6,3…3,2 Ra и точность 10…11-го квалитетов. Заготовка получает форму, близкую к детали.

• чистовое точение — обеспечивает получение шероховатости 3,2…1,6 Ra и точность 7-9-го квалитетов. Деталь получает окончательную форму и размеры.

• тонкое точение — позволяет при срезании очень тонких стружек получать на поверхностях детали шероховатость 0,40..0,20 Ra и точность 5-7-го квалитетов.

В 7. Элементы режимов резания при точении.

Элементами режима резания являются скорость резания, глубина резания и подача.Глубина резания – это толщина слоя металла, срезаемого за один проход. Обозначается буквой t и измеряется в мм как линейное расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями. При точении глубина измеряется в осевой плоскости детали и составляет:

где D – Диаметр обрабатываемой поверхности, мм,

d – диаметр обработанной поверхности, мм

Подачей при точении называют перемещение резца вдоль обработанной поверхности за один оборот детали. Измеряется в мм/об и обозначается буквой F. Кроме того существует понятие минутной подачи, при этом подача измеряется в м/мин.

В совокупности глубина резания, подача и угол в плане φ определяют сечение стружки.Ширина срезаемого слоя – это расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренной по поверхности резания.

 

 

Толщиной срезаемого слоя называют расстояние, измеряемое в направлении, перпендикулярном к ширине стружки, между двумя последовательными положениями режущего инструмента за один оборот детали, измеряется в мм и обозначается буквой а.

Номинальной площадью поперечного сечения стружки называют произведение глубины резания t на подачу F или ширины стружки b на толщину a:

 

 

Скорость резания – путь перемещения режущей кромки относительно обрабатываемой поверхности в единицу времени. При точении скорость резания измеряется в плоскости вращения детали как окружная скорость обрабатываемой поверхности, наиболее отдаленной от оси вращения.

 

 

D – диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм

n – число оборотов заготовки в минуту.

В 8. Обработка строганием и долблением.

Обработку резцами плоскостей выполняют при прямолинейном движении резания на строгальных или долбежных станках. Это движение сообщается резцу или обрабатываемой детали. Строгание осуществляется на поперечно-строгальных станках сравнительно коротких деталей (до 1мм) и на продольно-строгальных станках для обработки длинных деталей (плит, станин и т.д.)На поперечно-строгальном станке прямолинейное возвратно-поступательное движение совершает резец, закрепленный в ползуне станка. Периодическое движение подачи передается столу станка с закрепленной на ней обрабатываемой деталью.На продольно-строгальном станке прямолинейное возвратно-поступательное движение совершает стол (движение резания) с заготовкой, а движение подачи получает резец.Движение при котором происходит процесс резания называется рабочим ходом.Обратное движение называется холостым ходом. Скорость холостого хода обычно больше скорости Px.В конце каждого двойного хода при выходе резца из прикосновения с обрабатываемой деталью совершается движение подачи (резца или детали) в направлении перпендикулярном движению резания. Процесс строгания менее производителен в связи с холостым ходом и низкой скоростью резания.При долблении, осуществляемом на долбежных станках, производится обработка вертикально расположенных плоскостей (например, шпоночных канавок в отверстиях прямоугольного и квадратного профилей) с помощью резца.Подачей называется величина перемещения резца или обрабатываемой детали за один двойной ход и направлении перпендикулярном к движению резания. Измеряется S-мм/дв.ход.Глубина резания при строгании представляет собой слой металла срезаемый за один проход.Недостаток: строгальный резец при каждом рабочем ходе вступает в работу с ударом, вредно действующим на режущую кромку.Достоинства: режущие кромки строгальных резцов нагреваются меньше, чем в токарном, в связи с более низкими скоростями резания и наличием холостого хода. СОЖ не применяется.

В 9. Обработка сверлением , зенкерованием и развертыванием.

В этой теме рассматривается обработка отверстий сверлами, зенкерами и развертками, т.е. сверление, зенкерование и развертывание. Эти виды обработки отверстий применяются в зависимости от требуемой точности размера отвер­стия и качества обработанной поверхности.

Во всех случаях главным движением является вращательное движение инст­румента, а движением подачи – поступательное перемещение его вдоль оси вращения.

Сверлами обычно обрабатываются отверстия в сплошном материале, когда требуется получить отверстия невысокой точности. Более точные отверстия по­сле сверления обрабатываются зенкерами и развертками. В этом случае точ­ность отверстий обеспечивается лучшим центрированием инструмента (благо­даря наличию большего числа режущих лезвий), повышенной жесткостью ин­струмента и более легкими условиями работы каждого лезвия.

Сопоставление условий работы инструментов при сверлении, зенкеровании и развертывании может быть представлено таблицей.

 

Вид обработки	Условие работы инструмента	Шерохо­ватость Rz, мкм	Квалитет точности
t, мм	Vм/мин.	Z, р. лезв.
Сверление	d/2			100…40	11…12
Зенкерование	1…3	45…60	3…6	20…10	9…10
Развертывание	0,05…0,2	5…15	4…12	10…3	8…7

Подачей при сверлении (зенкеровании и развертывании) является величина осевого перемещения инструмента за время одного его оборота. Поскольку ре­зание одновременно ведется двумя режущими лезвиями, то каждое из них работает с подачей Sz, равной половине осевого перемещения сверла за время его одного оборота.

При сверлении в сплошном материале глубина резания t равна половине диаметра сверла, а при рассверливании - половине разности диаметров до и по­сле сверления.

Скорость резания при сверлении равна окружной скорости периферийных точек режущих кромок сверла.

В отличие от других процессов резания процесс сверления имеет свои особенности. Они заклю­чаются в том, что резание ведется инструментом, передний угол которого раз­личен в разных точках режущего лезвия. Скорость резания здесь также не по­стоянна и меняется от 0 в центре сверла до какого-то максимального значения на периферии сверла. В центре отверстия, под перемычкой сверла, резание как таковое отсутствует, производится смятие и выдавливание обрабатываемого ма­териала к периферии под режущие кромки. Особенностью геометрии сверла яв­ляется наличие пятой поперечной режущей кромки. Ленточка сверла не имеет вспомогательного заднего угла, что вызывает повышенное трение с обработан­ной поверхностью. Особенностью процесса является также и то, что сверло, ок­руженное обрабатываемым материалом, работает в стесненных условиях. Это затрудняет отвод стружки и циркуляцию внешней среды, что приводит к худ­шим условиям охлаждения.

При зенкеровании и развертывании элементы режима резания определяются так же, как при рассверливании. Каждый зуб зенкера или развертки работает с подачей, равной доле осевой подачи. Поскольку зенкеры и развертки имеют главные углы в плане меньше, чем у сверла, толщина среза меньше, чем при сверлении.

При расчете режима резания глубина резания назначается в указанных выше пределах. Подача выбирается по справочным таблицам с учетом глубины свер­ления, характера последующей обработки, жесткости технологической системы и свойств инструментального материала. Скорость резания рассчитывается при сверле­нии:

при зенкеровании, рассверливании и развертывании:

Крутящий момент рассчитывается как произведение силы резания Pz поло­вины размера диаметра инструмента:

а эффективная мощность резания, определяется по формуле:

Основное технологическое время рассчитываются с учетом врезания и пере­бега:

L = l₀ + l₁ + l₂, мм

 

для сверления: L = l_o + 0,3D;

для зенкерования: l₁=t·ctgφ; l ₂ = 1…4, мм.

для развертывания: l₁=t·ctgφ; l ₂ = 0,51_к;

где l_k - длина калибрующей части развертки,

l_o - длина обрабатываемого от­верстия, D - диаметр сверла.

В 10. Конструкция и геометрия спирального сверла, виды сверл.

Спиральные сверла – конструкция и основные характеристики

Спиральное сверло (или, по-другому, винтовое) конструктивно представляет собой стержень цилиндрической формы, состоящий из элементов:

• Рабочей части – снабжена двумя спиральными винтовыми канавками, которые образуют режущие элементы и предназначены для эффективного отвода стружки, а также подачи смазки в зону сверления.

• Хвостовика – предназначен для надежного закрепления сверла в ручном инструменте или на станке. Может иметь лапку для извлечения сверла из гнезда конусной формы или поводок, обеспечивающий передачу крутящего момента от патрона оборудования.

• Шейки – обеспечивает выход абразивного круга в процессе шлифовки рабочей части.

Рабочая часть состоит из:

• Калибровочной (направляющей) части – это узкая полоска, продолжающая поверхность канавки на окружности сечения сверла. Еще ее называют ленточкой.

• Режущей части – включает две главные и две вспомогательные, расположенные вдоль сверла по спирали, а также одну поперечную (конусообразную на конце сверла) режущие кромки. Все они образованы пересечением поверхностей канавок: главные – передних с задними, вспомогательные – передних с поверхностью ленточки, поперечная – обеих задних.

Из всех сверл известных на сегодняшний день конструкций спиральные нашли наиболее широкое применение за счет следующих достоинств:

• большому запасу под переточку;

• хорошему направлению в отверстии;

• отличному отводу стружки.

Основные геометрические параметры спирального сверла:

• угол на кончике при вершине – обозначается 2φ;

• угол наклона канавки ω;

• передний угол γ;

• задний угол α;

• угол наклона концевой поперечной кромки ψ.

Значения этих параметров зависят от типа, вида и назначения сверла.

Спиральные сверла по металлу также отличаются от прочих винтовых (по бетону, дереву, универсальных и других) размерами, формами и протяженностью своих конструктивных элементов. По форме хвостовика они бывают:

• с цилиндрическим хвостовиком;

• с коническим.

Для установки последних на станок используют универсальные специальные переходные втулки – конусы Морзе. Для наиболее распространенных видов инструмента по металлу ниже даны короткие описания.

Сверлением обрабатывают отверстия, как правило, в сплошном материале с замкнутым кругообразным движением резания при дви­жении подачи инструмента вдоль оси вращения (см. рис. 4.7).

Рис. 4.7. Сверление и рассверливание; 4 - обрабатываемая заготовка; D_r - главное движение резания; D_s - движение подачи; t - глубина резания; φ - угол при вершине в плане режущей части сверла; a,b - толщина и ширина срезаемой стружки;

D – диаметр сверла; D_o – диаметр предварительно обработанного отверстия;

S – подача на один оборот сверла.

При рассверливании (рис. 4.7), зенкеровании (рис. 4.8) и развертывании (рис. 4.9)производится обработка отверстий, ранее полученных другими способами (литьем, давлением, сверлением и т.п.).

Рис. 4.8. Зенкерование: 1 - обрабатываемая поверхность; 2 - поверхность резания; 3 - обработанная поверхность; 4 - обрабатываемая заготовка; D_r - главное движение резания; D_s - движение подачи; φ - угол при вершине в плане режущей части зенкера; a,b - толщина и ширина срезаемой стружки; D – диаметр зенкера; D_o – диаметр предварительно обработанного отверстия; S_z – подача на 1зуб зенкера.

Рис. 4.8. Развертывание: 2 - поверхность резания; 3 - обработанная поверхность; 4 - обрабатываемая заготовка; D_r - главное движение резания; D_s - движение подачи; φ - угол при вершине в плане режущей части развертки; a,b - толщина и ширина срезаемой стружки; D – диаметр калибрующей части развертки; D_o – диаметр предварительно обработанного отверстия; S_z – подача на 1зуб развертки.

Геометрические параметры спирального сверла приведены на рис. 4.9. Значения углов сверла, зенкера и развертки определяют в зависимости от условий обработки по табл. 4. 12 - 4.14.

 Рис. 4.9. Геометрия спирального сверла

В 11. Конструкция и геометрия цилиндрического зенкера , классификация зенкеров.

ТИПЫ ЗЕНКЕРОВ

Различают следующие типы зенкеров: (по способу крепления):

1. хвостовые, 2. насадные. Зенкеры изготовляют цельными, сборными ее напайными или с механическими закрепленными режущими пластика­ми. Зенкерование часто используют как промежуточную операцию перед развертыванием.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕНКЕРОВ

В отличие от сверла зенкер не имеет поперечной кромки, поэтому условия работы по длине режущих кромок более благоприятные. Оста­льные режущие элементы зенкера такие же, как и у сверла. Основные конструктивные элементы зенкера:

D – диаметр,

L – общая длина,

l – длина рабочей части,

l₁ – длина режущей части.

 

Двойной угол в плане. Если нет особых условий, вызванных тех­нологическими причинами для обработки стали, рекомендуют φ = 60°, для чугуна φ = 45°.

Угол наклона винтовых канавок ω. Угол ω выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала и диаметра зенке­ра. Чем больше диаметр зенкера и меньше прочность обрабатываемого материала, тем больше должен быть угол ω и наоборот. Обычно угол ω лежит в пределах от 10 до 25°.

Передний и задний углы. Передний и задний угол задают в плоскости, перпендикулярной главной режущей кромке. Угол α = 8 – 10° на режу­щей части и 5 – 6° – на калибрующей.Передний угол зависит от свойств обрабатываемого материала, и лежит в пределах от 0 до 5°.У твердосплавных зенкеров для обработки твердых материалов угол γ может быть отрицательным (до – 10°).

ЛЕНТОЧКА. ОБРАТНЫЙ КОНУС ЗЕНКЕРА. Для улучшения направления каждый зуб зенкера снабжают цилиндриче­скими ленточками шириной f = 0,8 – 2,0 мм, на которых задний угол равен 0°.Для уменьшения трения о стенки обработанного отверстия дела­ют обратную конусность, т.е. угол φ₁ = 2 – 3°.

КРИТЕРИИ ИЗНОСА ЗЕНКЕРОВ .Зенкеры изнашиваются по передней и задней поверхностям, лен­точке, уголкам в зависимости от обрабатываемого материала и мате­риала зенкера. Твердосплавные зенкеры при обработке стали и чугуна в основном изнашиваются по задней поверхности. Оптимальное значе­ние износа δ = 1 – 1,6 мм.

Технологические возможности.Зенкеры при окончательной обработке ци­линдрических отверстий обеспе­чивают до­пуск по 11-12-му квалитетам и шероховатость поверх­ностиRz=20-40 мкм.

Классификация зенкеров.

Зенкеры различают:1.по виду обрабатываемых поверхностей: цилиндрические, для увеличения диаметра цилиндрических отверстий; цилиндрические с направляющей цапфой, для обработки цилиндрических углублений под головки винтов; конические, для обработки конических отверстий под головки винтов, центровых отверстий и снятия фасок; торцовые, для зачистки торцовых поверхностей; комбинированные (ступенчатые, фасонные).2.по способу крепления: хвостовые, с коническим или цилиндрическим хвостовиком;насадные.3.по конструкции: цельные; сборные; с напаянными и со вставными режущими зубьями.4. по виду инструментального материала: быстрорежущие; твердосплавные, в том числе и с неперетачиваемыми пластинами.5. по форме стружечных канавок: прямозубые; с винтовым зубом.

В 12. Конструкция и геометрия цилиндрической развертки, классификация разверток.

ТИПЫ РАЗВЕРТОК

Развертки, как правило, исправляют форму отверстия, но не исправляют положение оси отверстия, из-за маленького припуска под обработку. Число зубьев у развертки больше, чему зенкера. Развер­тки разделяют: а) по способу применения на ручные и машинные; б)по конструкции крепления на хвостовые и насадные; в) по конст­рукции развертки на цельные и сборные; г)по принципу регулирова­ния размера – на нерегулируемые и регулируемые; д) по типу обработки отверстия – на конические и цилиндрические.

На переднем конце развертки имеется предохранительный конус.

Режущие кромки разверток расположены под небольшим углом φ. Комбинирующая часть развертки состоит из цилиндрической части и обратного конца для уменьшения трения (Рис. 64).

При развертывании сквозных отверстий машинными развертками φ = 3 – 5° для чугуна и 12 – 15° для стали. Для глухих отверстий в упор φ = 45 – 60° для получения короткой режущей части. У руч­ных разверток φ = 1 – 2° для уменьшения перекоса развертки. Об­ратная конусность на калибрующей части развертки равна 0,01 – 0,07 мм на 100 мм длины.

Классификация разверток

В зависимости от характера применения, формы обрабатываемого отверстия, формы закрепления, конструкции зубьев, регулирования на размер, рода режущего материала развёртки разделяют на группы:

 

1. Ручные цилиндрические с хвостовиком (ГОСТ 7722-55)

2. Машинные цилиндрические с хвостовиком и насадные (ГОСТ 1672-53)

3. Машинные цилиндрические с хвостовиком и насадные со вставными зубьями (ГОСТ 883-51)

4. Ручные (ГОСТ 3509-47):

Развертки регулируемые:

• Раздвижные (лепестковые)

• Разжимные (с шариком)

Развертки цельные:

• С гладким направляющим диаметром

• Ступенчатые

Развертки специальные:

• Шкворневые

 

1. Машинные с напайными пластинками твёрдого сплава с хвостовиком и насадные (ГОСТ 6646-53)

2. Машинные со вставными зубьями, оснащёнными твёрдым сплавом (ГОСТ 9329-60)

3. Конические под конические штифты (ГОСТ 6312-52)

4. Конические под коническую резьбу (ГОСТ 6226-52)

5. Конические под конус Морзе (ОСТ НКТМ 2513-39)

6. Конические под метрический конус (ОСТ НКТМ 2514-39)

7. Конические с конусностью 1:30 (ОСТ НКТМ 2516-39)

8. Цилиндрические мелкоразмерные с утолщённым хвостовиком (ГОСТ 8035-56)

• Котельные

В 13. Обработка фрезерованием.